راديو SteamPunk: 10 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

المشروع: راديو SteamPunk

التاريخ: مايو 2019 - أغسطس 2019

نظرة عامة

هذا المشروع هو بلا شك الأكثر تعقيدًا الذي قمت به ، مع ستة عشر أنبوبًا من نوع IV-11 VFD ، وبطاقتي Arduino Mega ، وعشر دوائر إضاءة نيون LED ، ومؤازرة ، ومغناطيس كهربائي ، وشريحتان MAX6921AWI IC ، وخمسة مصادر طاقة تيار مستمر ، وطاقة HV مزود بمقياس تيار مستمر فولت ، ومقياس تيار مستمر ، وراديو ستيريو FM ، ومضخم طاقة 3 واط ، وشاشة LCD ، ولوحة مفاتيح. بصرف النظر عن قائمة الأجزاء المذكورة أعلاه ، كان لابد من تطوير برنامجين برمجيين من الصفر ، وأخيراً تطلب بناء الراديو بأكمله حوالي 200 ساعة من العمل.

قررت تضمين هذا المشروع في موقع Instructables دون أن أتوقع من الأعضاء إعادة إنتاج هذا المشروع بالكامل ولكن بدلاً من ذلك اختيار العناصر التي تهمهم. قد يكون هناك مجالان لهما أهمية خاصة لأعضاء الموقع التحكم في 16 أنبوبًا IV-11 VDF باستخدام شريحتين MAX6921AWI والأسلاك المرتبطة به ، والاتصالات بين بطاقتي Mega 2650.

تم الحصول على المكونات المختلفة المدرجة في هذا المشروع محليًا ، باستثناء أنابيب IV-11 ، وشرائح MAX6921AWI التي تم الحصول عليها على موقع EBay. كنت أرغب في إعادة العناصر المختلفة إلى الحياة التي كانت ستبقى في الصناديق لسنوات. تم الحصول على جميع صمامات HF مع فهم أن جميع الوحدات التي فشلت فيها.

الخطوة 1: قائمة الأجزاء

1. 2 × Arduino Mega 2560 R3

2. راديو FM RDA5807M

3. مكبر للصوت PAM8403 3W

4. مكبرات صوت 2 × 20 واط

5. ثنائي القطب FM ارييل

6. 16 أنبوب X IV-11 VDF

7. 2 × MAX6921AWI IC رقاقة

8. 2 × MT3608 2A ماكس DC-DC تصعيد وحدة الطاقة الداعم وحدة الطاقة

9. 2 × XL6009 400 كيلو هرتز وحدة باك التلقائي

10. وحدة قناة واحدة ، مشغل بمستوى منخفض 5 فولت لـ Arduino ARM PIC AVR DSP

11. درع وحدة ثنائية القناة 5 فولت 2 قناة لـ Arduino ARM PIC AVR DSP

12. رفع المغناطيس الكهربائي 2.5KG / 25N الملف اللولبي مصاصة المغناطيس الكهربائي DC 6V

13. محرك متدرج رباعي الأطوار يمكن تشغيله بواسطة رقاقة ULN2003

14. 20 * 4 LCD 20X4 5V شاشة زرقاء LCD2004 وحدة عرض LCD

15. IIC / I2C Serial Interface Module

16. 6 × بت 7 × WS2812 5050 RGB LED Ring Light المصباح مع برامج تشغيل مدمجة Neo Pixel

17. 3 × حلقة LED 12 × WS2812 5050 RGB LED مع برامج تشغيل مدمجة Neo Pixel

18. 2 × حلقة LED 16 × WS2812 5050 RGB LED مع برامج تشغيل مدمجة Neo Pixel

19. شريط LED مرن طول 5 أمتار RGB

20. 12 مفتاح غشاء التبديل لوحة المفاتيح 4 × 3 مصفوفة مصفوفة لوحة المفاتيح التبديل لوحة المفاتيح

21. BMP280 مستشعر ارتفاع الضغط الجوي الرقمي 3.3 فولت أو 5 فولت لاردوينو

22. DS3231 AT24C32 IIC Module Precision RTC Real Time Clock Module

23. 2 × مقياس الجهد الدوراني الخطي المخرش 50 كيلو

24. 12 فولت 1 أمبير محول الطاقة

الخطوة 2: أنابيب IV-11 VDF وشريحة IC MAX6921AWI

يعتمد استخدام هذا المشروع لشريحة MAX6921AWI على مشروعي السابق لساعة المنبه. يتم التحكم في كل مجموعة من ثمانية أنابيب IV-11 عبر شريحة MAX6921AWI واحدة باستخدام طريقة التحكم Multiplex. يُظهر ملفا PDF المرفقان الأسلاك الخاصة بمجموعة الأنابيب الثمانية وكيف يتم توصيل شريحة MAX6921AWI بمجموعة الأنابيب ، وبدورها ، يتم توصيلها بسلك Arduino Mega 2560. يلزم وجود ترميز لوني صارم للأسلاك لضمان هذا المقطع و يتم الاحتفاظ بخطوط جهد الشبكة منفصلة. من المهم جدًا تحديد مخرجات الأنبوب ، انظر ملف PDF المرفق ، وهذا يشمل دبابيس التسخين 1.5 فولت 1 و 11 ، ودبوس الأنود 24 فولت (2) ، وأخيرًا المقاطع الثمانية ودبابيس "dp" ، 3 - 10. في هذا الوقت ، يجدر أيضًا اختبار كل جزء و "dp" باستخدام جهاز اختبار بسيط قبل البدء في توصيل مجموعة الأنابيب. يتم توصيل كل دبوس أنبوب على التوالي مع التالي أسفل خط الأنابيب حتى الأنبوب الأخير حيث تتم إضافة أسلاك إضافية للسماح بالاتصال عن بُعد بشريحة MAX6921AWI. تستمر هذه العملية نفسها بالنسبة إلى دبابيس خطي إمداد السخان 1 و 11. لقد استخدمت سلكًا ملونًا لكل سطر من الخطوط الأحد عشر ، عندما نفدت الألوان ، بدأت في تسلسل الألوان مرة أخرى ولكن أضفت شريطًا أسود حول كل طرف من السلك باستخدام الانكماش الحراري. الاستثناء من تسلسل الأسلاك أعلاه هو بالنسبة للطرف 2 ، مصدر 24 أنود الذي يحتوي على سلك فردي سلكي بين السن 2 ومخرجات طاقة الأنود على شريحة MAX6921. راجع ملف PDF المرفق للحصول على تفاصيل حول الشريحة ووصلاتها. لا يمكن المبالغة في التأكيد على أنه في أي وقت من الأوقات أثناء تشغيل الشريحة ، يجب أن تسخن الشريحة ، وأن تكون دافئة بعد بضع ساعات تستخدم نعم ، ولكن لا تسخن أبدًا. يُظهر مخطط الأسلاك الرقيقة الوصلات الثلاثة إلى Mega ، والدبابيس 27 ، و 16 ، و 15 ، وإمداد 3.5V-5V من Mega pin 27 ، و GND الخاص به إلى Mega pin 14 ، و 24V Supply pin1. لا تتجاوز أبدًا إمداد 5 فولت وحافظ على نطاق طاقة الأنود بين 24 فولت و 30 فولت كحد أقصى. قبل المتابعة ، استخدم أداة اختبار الاستمرارية لاختبار كل سلك بين معظم نقاط المسافة.

لقد استخدمت إصدار AWI من هذه الشريحة لأنه كان أصغر تنسيق ، كنت على استعداد للعمل معه. يبدأ تصنيع الرقاقة وحاملها بمجموعتين من 14 دبوسًا ثنائي الفينيل متعدد الكلور موضوعة على لوح الخبز ، ويتم وضع حامل الرقاقة فوق المسامير مع وضع الدبوس 1 أعلى اليسار. باستخدام التدفق واللحام ، قم بلحام المسامير و "القصدير" لكل من وسادات الساق المكونة من 28 رقاقة. بمجرد الانتهاء من وضع رقاقة حامل الرقاقة ، مع الحرص الشديد على محاذاة أرجل الشريحة مع وسادات الساق والتأكد من أن الشق الموجود في الشريحة مواجهًا للسن 1. لقد وجدت أن استخدام قطعة من شريط البيع على جانب واحد من الشريحة ساعد ثبات الشريحة قبل اللحام. عند اللحام ، تأكد من تطبيق التدفق على وسادات الساق وأن مكواة اللحام نظيفة. اضغط بشكل عام على كل ساق رقاقة ، سيؤدي ذلك إلى ثنيها قليلاً على وسادة الساق وسترى تشغيل اللحام. كرر هذا لجميع الأرجل الـ 28 ، لن تحتاج إلى إضافة أي لحام إلى مكواة اللحام أثناء هذه العملية.

بمجرد الانتهاء من تنظيف حامل الرقاقة من التدفق ثم باستخدام اختبار استمرارية اختبار كل ساق وضع مسبارًا واحدًا على ساق الرقاقة والآخر على دبوس ثنائي الفينيل متعدد الكلور. أخيرًا ، تأكد دائمًا من إجراء جميع التوصيلات بحامل الرقاقة قبل استخدام أي طاقة فعلية ، إذا بدأت الشريحة في إيقاف التشغيل الفوري وفحص جميع التوصيلات.

الخطوة 3: RGB LIGHT ROPE & NEON LIGHT RING

تطلب هذا المشروع عشرة عناصر إضاءة وثلاثة حبال ضوئية RGB وسبع حلقات إضاءة نيون بأحجام مختلفة. خمسة من حلقات الضوء NEON حيث سلكية في سلسلة من ثلاث حلقات. هذا النوع من حلقات الإضاءة متعددة الاستخدامات للغاية في سيطرتها وما هي الألوان التي يمكنها عرضها ، لقد استخدمت الألوان الأساسية الثلاثة فقط والتي كانت إما مضاءة أو مطفأة. تتكون الأسلاك من ثلاثة أسلاك ، 5V ، GND ، وخط تحكم تم التحكم فيه عبر التابع Mega ، راجع قائمة Arduino المرفقة "SteampunkRadioV1Slave" للحصول على التفاصيل. تعتبر الخطوط من 14 إلى 20 مهمة خاصة العدد المحدد لوحدات الإضاءة ، ويجب أن تتطابق مع الرقم الفعلي وإلا فلن تعمل الحلقة بشكل صحيح.

تطلبت الحبال الضوئية RGB بناء وحدة تحكم أخذت ثلاثة خطوط تحكم من Mega يتحكم كل منها في الألوان الأساسية الثلاثة ، الأحمر والأزرق والأخضر. تتكون وحدة التحكم من تسعة ترانزستورات TIP122 N-P-N ، انظر ورقة بيانات TIP122 المرفقة ، تتكون كل دائرة من ثلاثة ترانزستورات TIP122 حيث يتم تأريض ساق واحدة ، والساق الثانية متصلة بمصدر طاقة بجهد 12 فولت والساق الوسطى متصلة بخط التحكم الضخم. يتكون إمداد حبل RGB من أربعة خطوط ، وخط GND واحد ، وثلاثة خطوط تحكم ، واحد من كل من الأرجل الوسطى الثلاثة TIP122. يوفر هذا ثلاثة ألوان أساسية ، ويتم التحكم في شدة الضوء باستخدام أمر كتابة تناظري بقيمة 0 للإيقاف و 255 للحد الأقصى.

الخطوة 4: اتصالات ARDUINO MEGA 2560

كان هذا الجانب من المشروع جديدًا بالنسبة لي ، وبالتالي تطلب إنشاء لوحة توزيع IC2 وربط كل من Mega GNDs. سمحت لوحة توزيع IC2 بتوصيل بطاقتي Mega عبر المسامير 21 و 22 ، كما تم استخدام اللوحة لتوصيل شاشة LCD ، ومستشعر BME280 ، وساعة الوقت الحقيقي ، وراديو FM. راجع ملف Arduino المرفق "SteampunkRadioV1Master" للحصول على تفاصيل اتصالات الحرف الواحد من Master إلى الوحدة التابعة. خطوط الكود الحرجة هي السطر 90 ، مع تحديد Mega الثانية كوحدة تابعة ، السطر 291 هو استدعاء إجراء طلب إجراء تابع نموذجي ، الإجراء يبدأ من السطر 718 ، وأخيراً السطر 278 الذي يحتوي على استجابة مرتجعة من إجراء الرقيق ، ومع ذلك أنا قررت عدم تنفيذ هذه الميزة بالكامل.

يُفصِّل ملف "SteampunkRadioV1Slave" المرفق الجانب التابع لهذا الاتصال ، والخطوط الحرجة هي السطر 57 ، ويحدد عنوان IC2 التابع ، والسطرين 119 و 122 ، وإجراء "ReceEvent" الذي يبدأ بـ 133.

هناك مقال جيد جدًا على You Tube: Arduino IC2 Communications بواسطة DroneBot Workshop والتي كانت مفيدة جدًا في فهم هذا الموضوع.

الخطوة 5: التحكم الكهرومغناطيسي

مرة أخرى ، كان أحد العناصر الجديدة في هذا المشروع هو استخدام مغناطيس كهربائي. لقد استخدمت وحدة 5V ، يتم التحكم فيها عبر مرحل قناة واحدة. تم استخدام هذه الوحدة لتحريك مفتاح شفرة مورس وعملت بشكل جيد للغاية مع النبضات القصيرة أو الطويلة التي توفر أصوات "النقطة" و "الاندفاع" التي يعرضها مفتاح مورس النموذجي. ومع ذلك ، حدثت مشكلة عند استخدام هذه الوحدة ، فقد أدخلت EMF خلفيًا في الدائرة مما أدى إلى إعادة ضبط Mega المرفقة. للتغلب على هذه المشكلة ، أضفت ديودًا بالتوازي مع المغناطيس الكهربائي الذي حل المشكلة لأنه سيلتقط EMF الخلفي قبل أن يؤثر على دائرة الطاقة.

الخطوة 6: FM RADIO & 3 W مكبر للصوت

كما يوحي اسم المشروع ، هذا راديو وقررت استخدام وحدة RDA5807M FM. بينما كانت هذه الوحدة تعمل بشكل جيد ، يتطلب شكلها عناية كبيرة في توصيل الأسلاك من أجل إنشاء لوحة PCB. علامات تبويب اللحام في هذه الوحدة ضعيفة للغاية وستتقطع مما يجعل من الصعب جدًا لحام سلك في هذا الاتصال. يوضح ملف PDF المرفق الأسلاك الخاصة بهذه الوحدة ، وتوفر خطوط التحكم SDA و SDL التحكم في هذه الوحدة من Mega ، ويتطلب خط VCC 3.5 فولت ، ولا تتجاوز هذا الجهد أو ستؤدي إلى إتلاف الوحدة. يعتبر خط GND وخط ANT بديهيًا ، حيث تقوم خطوط Lout و Rout بتغذية مقبس سماعة رأس نسائي قياسي مقاس 3.5 مم. أضفت مقبس هوائي FM صغير وهوائي FM ثنائي القطب والاستقبال جيد جدًا. لم أكن أرغب في استخدام سماعات الرأس للاستماع إلى الراديو ، لذا أضفت مكبّرين بقوة 20 واط متصلين عبر مضخم صوت PAM8403 3 واط مع إدخال إلى مكبر الصوت باستخدام نفس قابس سماعة الرأس الأنثوي مقاس 3.5 مم وسلك موصل تجاري 3.5 مم من الذكور إلى الذكور. في هذه المرحلة ، واجهت مشكلة في الإخراج من RDA5807M والتي طغت على مكبر الصوت وتسببت في تشويه كبير. للتغلب على هذه المشكلة ، أضفت مقاومين 1M ، و 470 أوم على التوالي ، لكل خط من خطوط القناة وهذا أزال التشويه. باستخدام هذا التنسيق ، لم أتمكن من خفض مستوى صوت الوحدة إلى 0 ، حتى أن ضبط الوحدة على 0 لم تتم إزالة كل الأصوات تمامًا ، لذلك أضفت أمر "radio.setMute (true)" عند ضبط مستوى الصوت على 0 وهذا أزال بشكل فعال كل الأصوات. تُظهر أنابيب IV-11 الثلاثة الأخيرة الموجودة على الخط السفلي للأنابيب عادةً درجة الحرارة والرطوبة ، ولكن إذا تم استخدام التحكم في مستوى الصوت ، يتم تغيير هذه الشاشة لإظهار الحجم الحالي بحد أقصى 15 و 0 كحد أدنى. يظهر حتى يقوم النظام بتحديث الأنابيب العلوية من عرض التاريخ رجوعًا إلى إظهار الوقت ، وعندها يتم عرض درجة الحرارة مرة أخرى.

الخطوة 7: التحكم المؤازر

تم استخدام 5V Servo لتحريك وحدة آلية الساعة. بعد شراء آلية الساعة "للأجزاء فقط" ثم إزالة الزنبرك الرئيسي ونصف الآلية ، تم تنظيف ما تبقى ، وتزييته ، ثم تشغيله باستخدام المؤازرة عن طريق ربط ذراع المؤازرة بأحد تروس الساعة الأصلية الاحتياطية. يمكن العثور على الكود الحرج لتشغيل المؤازرة في ملف "SteampunRadioV1Slave" بدءًا من السطر 294 ، حيث تنتج نبضات 2048 دورانًا بمقدار 360 درجة.

الخطوة الثامنة: البناء العام

جاء الصندوق من راديو قديم ، تمت إزالة الورنيش القديم ، وإزالة الأمام والخلف ثم إعادة تلميعه. تمت إزالة قواعد كل من الصمامات الخمسة ثم ربطت حلقات ضوء NEON بالجزء العلوي والسفلي. يحتوي الصمامان الخلفيان على ستة عشر ثقبًا صغيرًا محفورًا في القاعدة ، ثم تم إغلاق ستة عشر مصباحًا من مصابيح LCD في كل ثقب ، وتم توصيل كل مصباح LCD بالآخر في السلسلة. تستخدم جميع الأنابيب أنابيب ووصلات نحاسية مقاس 15 مم. قواطع داخلية مصنوعة من رقائق 3 مم مطلية باللون الأسود والجبهة من برسبيكس شفاف 3 مم. تم استخدام صفائح نحاسية ، بأشكال مضغوطة ، لربط الجزء الأمامي من البرسبيكس وداخل كل من فتحات الأنبوب IV-11. تستخدم أدوات التحكم الثلاثة الأمامية للتشغيل / الإيقاف والحجم والتردد مقاييس الجهد الدورانية الخطية المتصلة عبر أنبوب بلاستيكي بجذع صمام البوابة. تم تصنيع الهوائي على شكل نحاسي من سلك نحاسي مجدول بقطر 5 مم ، بينما تم تصنيع الملف اللولبي حول الصمامين العلويين من سلك من الفولاذ المقاوم للصدأ بقطر 3 مم مطلي بطلاء نحاسي اللون. ثلاث لوحات توزيع عند إنشائها ، 12 فولت ، 5 فولت ، 1.5 فولت ، ولوحة أخرى توزع توصيلات IC2. أربعة مصادر طاقة تيار مستمر حيث يتم توفيرها بجهد 12 فولت من محول طاقة بجهد 12 فولت و 1 أمبير. مزودان بجهد 24 فولت لتشغيل شرائح MAX6921AWI IC ، أحدهما يوفر مصدرًا بجهد 5 فولت لدعم جميع أنظمة الإضاءة والحركة ، والآخر يوفر 1.5 فولت لدائرتي التسخين IV-11.

الخطوة 9: البرنامج

تم تطوير البرنامج في جزأين ، Master و Slave. يدعم برنامج Master مستشعر BME208 وساعة الوقت الحقيقي وشريحتين من نوع MAX6921AWI IC و IC2. يتحكم برنامج Slave في جميع الأضواء ، وأجهزة المؤازرة ، والمغناطيس الكهربائي ، ومقياس الأمبير ، وكلاهما من مقاييس الفولت. يدعم برنامج Master الأنابيب الستة عشر IV-11 وشاشة LCD الخلفية و 12 لوحة مفاتيح. يدعم برنامج Slave جميع وظائف الإضاءة ، وأجهزة المؤازرة ، والمغناطيس الكهربائي ، والمرحلات ، ومقياس الأمبير ، ومقاييس الفولت. تم تطوير سلسلة من برامج الاختبار لاختبار كل وظيفة قبل إضافة كل وظيفة إلى برامج Master أو Slave. انظر ملفات Arduino المرفقة وتفاصيل ملفات المكتبة الإضافية اللازمة لدعم الكود.

تضمين الملفات: Arduino.h و Wire.h و radio.h و RDA5807M.h و SPI.h و LiquidCrystal_I2C.h و Wire.h و SparkFunBME280.h و DS3231.h و Servo.h و Adafruit_NeoPixel.h و Stepper-28BYJ -48 ح.

الخطوة 10: مراجعة المشروع

لقد استمتعت بتطوير هذا المشروع ، مع عناصره الجديدة من Mega Communications ، والمغناطيس الكهربائي ، و Servo ، ودعم ستة عشر أنبوب IV-11 VFD. كان تعقيد الدوائر صعبًا في بعض الأحيان ، كما أن استخدام موصلات دوبونت يسبب مشاكل في الاتصال من وقت لآخر ، واستخدام الغراء الساخن لتأمين هذه الاتصالات يساعد في تقليل مشاكل الاتصال العشوائي.